第5節(jié)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．掌握帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度、速度和位移等物理量的變化。2．能運(yùn)用靜電力做功、電勢(shì)、電勢(shì)差、等勢(shì)面等概念研究帶電粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量轉(zhuǎn)化。3．了解示波管的工作原理，體會(huì)靜電場(chǎng)知識(shí)在科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用。知識(shí)點(diǎn)1帶電粒子在電場(chǎng)中的加速1．當(dāng)解決的問(wèn)題屬于勻強(qiáng)電場(chǎng)且涉及運(yùn)動(dòng)時(shí)間等描述運(yùn)動(dòng)過(guò)程的物理量時(shí)，利用牛頓第二定律結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式來(lái)分析。2．當(dāng)問(wèn)題只涉及位移、速率等動(dòng)能定理公式中的物理量或非勻強(qiáng)電場(chǎng)情景時(shí)，利用靜電力做功結(jié)合動(dòng)能定理來(lái)分析。知識(shí)點(diǎn)2帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的基本粒子(忽略重力)，以初速度v0平行于兩極板進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，極板長(zhǎng)為l，極板間距離為d，極板間電壓為U。1．運(yùn)動(dòng)性質(zhì)(1)沿初速度方向：速度為v0的勻速直線運(yùn)動(dòng)。(2)垂直v0的方向：初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。2．運(yùn)動(dòng)規(guī)律(1)偏移距離：因?yàn)閠＝eq\f(l,v0)，a＝eq\f(qU,md)，所以偏移距離y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(ql2U,2mveq\o\al(2,0)d)。(2)偏轉(zhuǎn)角度：因?yàn)関y＝at＝eq\f(qUl,mv0d)，所以tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(qUl,mdveq\o\al(2,0))。[判一判]1．(1)帶電粒子(不計(jì)重力)在電場(chǎng)中由靜止釋放時(shí)，一定做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。()(2)對(duì)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，從受力的角度來(lái)看，遵循牛頓運(yùn)動(dòng)定律；從做功的角度來(lái)看，遵循能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律。()(3)對(duì)于帶電粒子(不計(jì)重力)在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)可分解為沿初速度方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和沿電場(chǎng)線方向的自由落體運(yùn)動(dòng)。()提示：(1)×(2)√(3)×知識(shí)點(diǎn)3示波管的原理1．示波管主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成。2．掃描電壓：XX′偏轉(zhuǎn)電極接入的是由儀器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓。3．示波管工作原理：如果信號(hào)電壓是周期性的，并且掃描電壓與信號(hào)電壓的周期相同，那么，就可以在熒光屏上得到待測(cè)信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)隨時(shí)間變化的穩(wěn)定圖像了。[判一判]2．(1)示波管上所加電壓為恒壓源。()(2)示波管偏轉(zhuǎn)電極不加電壓時(shí)，從電子槍射出的電子將沿直線運(yùn)動(dòng)，射到熒光屏中心點(diǎn)形成一個(gè)亮斑。()提示：(1)×(2)√1．(帶電粒子在電場(chǎng)中的加速)電荷量為q的α粒子，以初動(dòng)能Ek從兩平行金屬板的正中央沿垂直于電場(chǎng)線的方向進(jìn)入在這兩板間存在的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，恰從帶負(fù)電的金屬板的邊緣飛出來(lái)，且飛出時(shí)的動(dòng)能變?yōu)?Ek，則金屬板間的電壓為()A.eq\f(Ek,q) B.eq\f(2Ek,q)C.eq\f(Ek,2q) D.eq\f(4Ek,q)解析：選B。該兩板間的電壓為U，由動(dòng)能定理得：eq\f(U,2)q＝Ek末－Ek初＝2Ek－Ek＝Ek，故U＝eq\f(2Ek,q)，B正確。2.(帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn))(多選)如圖所示，一質(zhì)量為m，電荷量為＋q的帶電粒子(不計(jì)重力)，以速度v0垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)，關(guān)于該帶電粒子的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()A．粒子在初速度方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，平行于電場(chǎng)方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，因而合運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)B．粒子在初速度方向做勻速運(yùn)動(dòng)，平行于電場(chǎng)方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，其合運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線C．分析該運(yùn)動(dòng)，可以用運(yùn)動(dòng)分解的方法，分別分析兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后再確定合運(yùn)動(dòng)情況D．分析該運(yùn)動(dòng)，有時(shí)也可用動(dòng)能定理確定其某時(shí)刻速度的大小解析：選BCD。當(dāng)不計(jì)重力的粒子垂直電場(chǎng)線進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，在豎直方向上受到豎直向下的電場(chǎng)力，水平方向不受外力，故粒子做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，軌跡為曲線，做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，其可分解為平行極板方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和垂直極板方向的初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤，B、C正確；過(guò)程中只有電場(chǎng)力做功，而電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，故可用動(dòng)能定理確定其某時(shí)刻速度的大小，D正確。3.(帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn))(多選)三個(gè)電子在同一地點(diǎn)沿同一直線垂直飛入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，不計(jì)電子重力，如圖，a打在下極板上，b正好飛出。則由此可判斷()A．b和c同時(shí)飛離電場(chǎng)B．在b飛離電場(chǎng)的瞬間，a剛好打在下極板上C．進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，a速度最小，c速度最大D．c的動(dòng)能增量最大，a和b的動(dòng)能增量一樣大解析：選BC。b、c豎直方向上的位移不等，yc<yb根據(jù)y＝eq\f(1,2)at2可知tc<tb，故A錯(cuò)誤；三個(gè)粒子的質(zhì)量和電荷量都相同，可知加速度相同。a、b兩粒子在豎直方向上的位移相等，根據(jù)y＝eq\f(1,2)at2可知運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，故B正確；在垂直于電場(chǎng)方向即水平方向，三個(gè)粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則有v＝eq\f(x,t)，因xc＝xb，tc<tb,則vc>vb，根據(jù)ta＝tb，xb>xa，則vb>va，所以有vc>vb>va，故C正確；根據(jù)動(dòng)能定理知，a、b兩電荷，電場(chǎng)力做功一樣多，所以動(dòng)能增加量相等，離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)c電荷偏移最小，電場(chǎng)力做功最少，動(dòng)能增加量最小，故D錯(cuò)誤。探究一帶電粒子在電場(chǎng)中的加速1．帶電粒子的分類(lèi)及受力特點(diǎn)(1)電子、質(zhì)子、α粒子、離子等基本粒子，一般都不考慮重力。(2)質(zhì)量較大的微粒：帶電小球、帶電油滴、帶電顆粒等，除有說(shuō)明或有明確的暗示外，處理問(wèn)題時(shí)一般都不能忽略重力。2．分析帶電粒子在電場(chǎng)力作用下加速運(yùn)動(dòng)的兩種方法(1)利用牛頓第二定律F＝ma和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，只能用來(lái)分析帶電粒子的勻變速運(yùn)動(dòng)。(2)利用動(dòng)能定理：qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)。若初速度為零，則qU＝eq\f(1,2)mv2，對(duì)于勻變速運(yùn)動(dòng)和非勻變速運(yùn)動(dòng)都適用?！纠?】(多選)如圖所示，電子由靜止開(kāi)始從A板向B板運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)B極板時(shí)速度為v，保持兩板間電壓不變，則()A．當(dāng)增大兩板間距離時(shí)，v增大B．當(dāng)減小兩板間距離時(shí)，v增大C．當(dāng)改變兩板間距離時(shí)，v不變D．當(dāng)增大兩板間距離時(shí)，電子在兩板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間也增大[解析]電子由靜止開(kāi)始從A板向B板運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理列出等式：qU＝eq\f(1,2)mv2，得v＝eq\r(\f(2qU,m))，所以當(dāng)改變兩板間距離時(shí)，v不變，A、B錯(cuò)誤，C正確；由于兩極板之間的電壓不變，所以極板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度為E＝eq\f(U,d)，電子的加速度為a＝eq\f(qE,m)＝eq\f(qU,md)，電子在電場(chǎng)中一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由d＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(qU,2md)t2，得電子加速的時(shí)間為t＝deq\r(\f(2m,qU))。由此可見(jiàn)，當(dāng)增大兩板間距離時(shí)，電子在兩板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間增大，故D正確。[答案]CD【例2】(多選)如圖所示，空間存在兩塊平行的彼此絕緣的帶電薄金屬板A、B，間距為d，中央分別開(kāi)有小孔O、P?，F(xiàn)有甲電子以速率v0從O點(diǎn)沿OP方向運(yùn)動(dòng)，恰能運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)。若僅將B板向右平移距離d，再將乙電子從P′點(diǎn)由靜止釋放，則()A．金屬板A、B組成的平行板電容器的電容C不變B．金屬板A、B間的電壓增大C．甲、乙兩電子在板間運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度相同D．乙電子運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的速率為2v0[解析]將B板向右平移距離d時(shí)，金屬板A、B組成的平行板電容器所帶電荷量不變，根據(jù)電容的決定式C＝eq\f(εrS,4πkd)分析知電容C減小，故A錯(cuò)誤；根據(jù)電容的定義式C＝eq\f(Q,U)知Q不變，C減小，則U增大，故B正確；根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的公式E＝eq\f(U,d)，電容的決定式C＝eq\f(εrS,4πkd)以及電容的定義式C＝eq\f(Q,U)，可得E＝eq\f(4πkQ,εrS)，則知，在電荷量Q不變的情況下，僅改變兩板間距離，電場(chǎng)強(qiáng)度不變，電子所受的電場(chǎng)力相同，加速度相同，故C正確；甲電子從O到P過(guò)程有0－veq\o\al(2,0)＝－2ad，乙電子從P′到O過(guò)程有v2＝2a·2d，解得乙電子運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的速率為v＝eq\r(2)v0，故D錯(cuò)誤。[答案]BC[針對(duì)訓(xùn)練1]兩平行金屬板相距為d，電勢(shì)差為U，一電子質(zhì)量為m，電荷量為e，從O點(diǎn)沿垂直于極板的方向射入，最遠(yuǎn)到達(dá)A點(diǎn)，然后返回，如圖所示，OA＝L，則此電子具有的初動(dòng)能是()A.eq\f(edL,U) B．edULC.eq\f(eU,dL) D.eq\f(eUL,d)解析：選D。電子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)，因受電場(chǎng)力作用，速度逐漸減小。根據(jù)題意和題圖判斷，電子僅受電場(chǎng)力，不計(jì)重力。根據(jù)能量守恒定律得eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eUOA。因E＝eq\f(U,d)，UOA＝EL＝eq\f(UL,d)，故eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(eUL,d)，D正確。探究二帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)【問(wèn)題導(dǎo)引】如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子以初速度v0垂直于電場(chǎng)方向射入兩極板間，兩平行板間存在方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，已知板長(zhǎng)為l，板間電壓為U，板間距為d，不計(jì)粒子的重力。(1)粒子的加速度大小是多少？方向如何？做什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)？(2)求粒子通過(guò)電場(chǎng)的時(shí)間、粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)水平方向和豎直方向的速度及合速度與初速度方向的夾角θ的正切值。(3)求粒子沿電場(chǎng)方向的偏移量y。[要點(diǎn)提示](1)粒子受電場(chǎng)力大小為F＝qE＝qeq\f(U,d)，加速度為a＝eq\f(F,m)＝eq\f(qU,md)，方向豎直向下。粒子在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在電場(chǎng)力方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其合運(yùn)動(dòng)類(lèi)似于平拋運(yùn)動(dòng)。(2)如圖所示t＝eq\f(l,v0)vx＝v0vy＝at＝eq\f(qUl,mdv0)tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(qUl,mdveq\o\al(2,0))。(3)y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(qUl2,2mdveq\o\al(2,0))。1．動(dòng)力學(xué)方法：帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)類(lèi)似于物體的平拋運(yùn)動(dòng)，可以利用運(yùn)動(dòng)的合成與分解知識(shí)分析。規(guī)律eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(初速度方向：vx＝v0x＝v0t,電場(chǎng)力方向：vy＝aty＝\f(1,2)at2))2．能量觀點(diǎn)：分析粒子的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題也可以利用動(dòng)能定理，即qEΔy＝ΔEk。3．兩個(gè)特殊推論(1)粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí)，其速度方向的反向延長(zhǎng)線與初速度方向的延長(zhǎng)線交于一點(diǎn)，此點(diǎn)為初速度方向位移的中點(diǎn)，如圖所示。(2)位移方向與初速度方向間夾角α(圖中未畫(huà)出)的正切值為速度偏轉(zhuǎn)角θ正切值的eq\f(1,2)，即2tanα＝tanθ?！纠?】(2022·襄州一中模擬)如圖，平行板電容器板間電壓為U，板間距離為d，兩板間為勻強(qiáng)電場(chǎng)，讓質(zhì)子流以初速度v0垂直電場(chǎng)射入，沿a軌跡落到下板的中央，現(xiàn)只改變其中一條件，讓質(zhì)子沿b軌跡落到下板邊緣，則可以將()A．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)B．初速度變?yōu)閑q\f(v0,2)C．板間電壓變?yōu)閑q\f(U,4)D．豎直移動(dòng)上板，使板間距離變?yōu)?d[解析]質(zhì)子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，極板間電壓恒定不變，電場(chǎng)強(qiáng)度不變，質(zhì)子仍落到下板中央，A錯(cuò)誤；質(zhì)子在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，初速度變?yōu)閑q\f(v0,2)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變，水平位移減半，不會(huì)落到下板邊緣，B錯(cuò)誤；極板間電壓變?yōu)閑q\f(U,4)，電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)閑q\f(E,4)，加速度變?yōu)閑q\f(a,4)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知，t＝eq\r(\f(2h,a))，運(yùn)動(dòng)時(shí)間變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，質(zhì)子沿b軌跡落到下板邊緣，C正確；豎直移動(dòng)上板，使板間距離變?yōu)?d，電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)閑q\f(E,2)，加速度變?yōu)閑q\f(a,2)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知，t＝eq\r(\f(2h,a))，運(yùn)動(dòng)時(shí)間變?yōu)樵瓉?lái)的eq\r(2)倍，水平位移為原來(lái)的eq\r(2)倍，不能到達(dá)下板邊緣，D錯(cuò)誤。[答案]C【例4】真空示波管的示意圖如圖所示，電子從燈絲K發(fā)出(初速度不計(jì))，經(jīng)燈絲與A板間的加速電壓U1加速，從A板中心孔沿中心線射出，然后進(jìn)入由兩塊平行金屬板M、N形成的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中(偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng))，電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度與電場(chǎng)方向垂直，電子經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后打在熒光屏上的P點(diǎn)。已知M、N兩板間的電壓為U2，兩板間的距離為d，板長(zhǎng)為L(zhǎng)1，板右端到熒光屏的距離為L(zhǎng)2，電子質(zhì)量為m，電荷量為e。求：(1)電子穿過(guò)A板時(shí)的速度大??；(2)電子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí)的側(cè)移量；(3)P點(diǎn)到O點(diǎn)的距離。[解析](1)設(shè)電子經(jīng)電壓U1加速后的速度為v0，根據(jù)動(dòng)能定理得eU1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)解得v0＝eq\r(\f(2eU1,m))。(2)電子以速度v0進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后，垂直于電場(chǎng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，沿電場(chǎng)方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E，電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1，電子的加速度為a，離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的側(cè)移量為y1，根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得F＝eE，E＝eq\f(U2,d)，F(xiàn)＝ma，t1＝eq\f(L1,v0)，y1＝eq\f(1,2)ateq\o\al(2,1)，解得y1＝eq\f(U2Leq\o\al(2,1),4U1d)。(3)設(shè)電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)沿電場(chǎng)方向的速度為vy，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得vy＝at1，電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)電子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后打在熒光屏上所用的時(shí)間為t2，電子打到熒光屏上的側(cè)移量為y2，如圖所示。有t2＝eq\f(L2,v0)，y2＝vyt2解得y2＝eq\f(U2L1L2,2dU1)P點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為y＝y(tǒng)1＋y2＝eq\f(（2L2＋L1）U2L1,4U1d)。[答案](1)eq\r(\f(2eU1,m))(2)eq\f(U2Leq\o\al(2,1),4U1d)(3)eq\f(（2L2＋L1）U2L1,4U1d)[針對(duì)訓(xùn)練2]如圖所示，一勻強(qiáng)電場(chǎng)方向水平向左，一質(zhì)量為m、電荷量為－q的帶電微粒以豎直向下的初速度v由M點(diǎn)射入電場(chǎng)。帶電微粒從N點(diǎn)射出電場(chǎng)時(shí)，其速度方向與水平線夾角為60°。不計(jì)帶電微粒重力，則帶電粒子通過(guò)N點(diǎn)時(shí)速度大小和N、M兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大小分別為()A.eq\f(2\r(3),3)veq\f(mv2,6q) B.eq\f(2\r(3),3)veq\f(mv2,8q)C.eq\f(3\r(3),4)veq\f(mv2,6q) D.eq\f(3\r(3),4)veq\f(mv2,8q)解析：選A。帶電粒子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，豎直方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，將帶電粒子在N點(diǎn)的速度分解，可得帶電粒子通過(guò)N點(diǎn)時(shí)速度大小為vN＝eq\f(v,cos30°)＝eq\f(2\r(3),3)v，粒子從M到N的過(guò)程，由動(dòng)能定理可知－qUMN＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,N)－eq\f(1,2)mv2，解得N、M兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UMN＝－eq\f(mv2,6q)。(限時(shí)：30分鐘)【合格考練】1.真空中A、B兩板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)如圖所示，一電子由A板無(wú)初速度釋放運(yùn)動(dòng)到B板，設(shè)電子在前一半時(shí)間內(nèi)和后一半時(shí)間內(nèi)的位移分別為s1和s2，在前一半位移和后一半位移所經(jīng)歷的時(shí)間分別是t1和t2，下面選項(xiàng)正確的是()A．s1∶s2＝1∶4，t1∶t2＝eq\r(2)∶1B．s1∶s2＝1∶3，t1∶t2＝eq\r(2)∶1C．s1∶s2＝1∶4，t1∶t2＝1∶(eq\r(2)－1)D．s1∶s2＝1∶3，t1∶t2＝1∶(eq\r(2)－1)解析：選D。s1＝eq\f(1,2)at2，s2＝eq\f(1,2)a(2t)2－eq\f(1,2)at2＝eq\f(3,2)at2，s1∶s2＝1∶3，x＝eq\f(1,2)ateq\o\al(2,1)，t1＝eq\r(\f(2x,a))，2x＝eq\f(1,2)at′2，t2＝t′－t1＝eq\r(\f(4x,a))－eq\r(\f(2x,a))，t1∶t2＝1∶(eq\r(2)－1)，D正確。2．如圖所示，在一對(duì)帶等量異號(hào)電荷的平行金屬板間，某帶電粒子只在電場(chǎng)力作用下沿虛線從A運(yùn)動(dòng)到B。則()A．粒子帶負(fù)電B．從A到B電場(chǎng)強(qiáng)度增大C．從A到B粒子動(dòng)能增加D．從A到B粒子電勢(shì)能增加解析：選C。一對(duì)帶等量異號(hào)電荷的平行金屬板間的電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，則從A到B電場(chǎng)強(qiáng)度不變，帶電粒子受到的電場(chǎng)力指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè)，電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相同，且與帶電粒子的速度方向夾角為銳角，則可判斷粒子帶正電，電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做正功，從A到B電勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，故C正確。3．(多選)示波管的構(gòu)造如圖所示。如果在熒光屏上P點(diǎn)出現(xiàn)亮斑，那么示波管中的()A．極板X(qián)應(yīng)帶正電 B．極板X(qián)′應(yīng)帶正電C．極板Y應(yīng)帶正電 D．極板Y′應(yīng)帶正電解析：選AC。根據(jù)亮斑的位置，電子偏向XY區(qū)間，說(shuō)明電子受到電場(chǎng)力作用發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，因此極板X(qián)、極板Y均應(yīng)帶正電。4．(多選)歐洲核子研究中心于2008年9月啟動(dòng)了大型粒子對(duì)撞機(jī)，如圖甲所示，將一束質(zhì)子流注入長(zhǎng)27km的對(duì)撞機(jī)隧道，使其加速后相撞，創(chuàng)造出與宇宙大爆炸之后萬(wàn)億分之一秒時(shí)的狀態(tài)相類(lèi)似的條件，為研究宇宙起源和各種基本粒子特性提供強(qiáng)有力的手段。設(shè)n個(gè)金屬圓筒沿軸線排成一串，各筒相間地連到正負(fù)極周期性變化的電源上，圖乙為其簡(jiǎn)化示意圖。質(zhì)子束以一定的初速度v0沿軸線射入圓筒實(shí)現(xiàn)加速，則()A．質(zhì)子在每個(gè)圓筒內(nèi)都做加速運(yùn)動(dòng)B．質(zhì)子只在圓筒間的縫隙處做加速運(yùn)動(dòng)C．質(zhì)子穿過(guò)每個(gè)圓筒時(shí)，電源的正負(fù)極要改變D．每個(gè)筒長(zhǎng)度都是相等的解析：選BC。由于同一個(gè)金屬筒所在處的電勢(shì)相同，內(nèi)部無(wú)電場(chǎng)，故質(zhì)子在筒內(nèi)必做勻速直線運(yùn)動(dòng)；而前后兩筒間有電勢(shì)差，故質(zhì)子每次穿越縫隙時(shí)將被電場(chǎng)加速，B正確，A錯(cuò)誤；質(zhì)子要持續(xù)加速，下一個(gè)金屬筒的電勢(shì)要低，所以電源正負(fù)極要改變，C正確；質(zhì)子速度增加，而電源正、負(fù)極改變時(shí)間一定，則沿質(zhì)子運(yùn)動(dòng)方向，金屬筒的長(zhǎng)度要越來(lái)越長(zhǎng)，D錯(cuò)誤?！镜燃?jí)考練】5．如圖所示，三塊平行放置的帶電金屬薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分別位于O、M、P點(diǎn)。由O點(diǎn)靜止釋放的電子恰好能運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)。現(xiàn)將C板向右平移到P′點(diǎn)，則由O點(diǎn)靜止釋放的電子()A．運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)返回B．運(yùn)動(dòng)到P和P′點(diǎn)之間返回C．運(yùn)動(dòng)到P′點(diǎn)返回D．穿過(guò)P′點(diǎn)解析：選A。分析題意可知，電子在AB板間做加速運(yùn)動(dòng)，在BC板間做減速運(yùn)動(dòng)，恰好運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)，將C板向右平移到P′點(diǎn)，則BC間距變大，根據(jù)平行板電容器電容的決定式可知，C＝eq\f(εrS,4πkd)，電容減小，電場(chǎng)強(qiáng)度E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)＝eq\f(4πkQ,εrS)，分析可知，BC極板間電場(chǎng)強(qiáng)度恒定不變，故電子仍然運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)返回，A正確。6．(多選)如圖所示，有一示波器原理圖，電子被電壓為U1的加速電場(chǎng)加速后射入電壓為U2的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的極板長(zhǎng)度與極板間的距離分別為L(zhǎng)和d，y是離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)發(fā)生的偏轉(zhuǎn)距離，為了減小偏轉(zhuǎn)距離。下列措施可行的是()A．減小d B．增大加速電壓U1C．增大偏轉(zhuǎn)電壓U2 D．減小L解析：選BD。電子在加速電場(chǎng)中加速，根據(jù)動(dòng)能定理可得eU1＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，所以電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)速度的大小為v0＝eq\r(\f(2eU1,m))，電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后的偏轉(zhuǎn)的位移為y＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)·eq\f(eU2,md)(eq\f(L,v0))2＝eq\f(U2L2,4U1d)，為了減小偏轉(zhuǎn)距離，可以減小U2、增大U1、增大d或者減小L。7．如圖所示，電子從靜止